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地質学では、せん断とは、通常圧縮応力による変形に対する岩石の反応であり、特定のテクスチャを形成します。せん断は均質または不均質であり、純粋せん断または単純せん断の場合があります。地質学的せん断の研究は、構造地質学、岩石の微細構造または岩石テクスチャと断層力学の研究に関連しています。
せん断のプロセスは、脆性岩石、脆性-延性岩石、延性岩石内で発生します。純粋に脆い岩石内では、圧縮応力によって破砕と単純な断層が発生します。
岩
剪断帯に典型的な岩石には、マイロナイト、カタクレーサイト、S-テクトナイト、L-テクトナイト、シュードタキライト、特定の角礫岩、および壁岩の高度に葉状化されたバージョンが含まれます。
せん断帯
剪断帯は、その帯に隣接する岩石よりも強く歪んだ岩石で構成された、板状からシート状、平面状または曲面状の帯です。通常、これは断層の一種ですが、剪断帯に明確な断層面を配置することは難しい場合があります。剪断帯は、はるかに激しい葉理、変形、および褶曲の帯を形成する場合があります。 剪断帯内には、雁行状の鉱脈または断裂が見られる場合があります。
多くの剪断帯は造山帯を通る熱水の流れの中心であるため、鉱床を保有しています。それらは、ピーク変成岩集合体からの何らかの形の後退変成作用を示す場合が多く、一般的に交代作用を受けています。
剪断帯の幅は数インチから数キロメートルに及ぶこともあります。剪断帯は構造上の制御と地殻ブロックの端にあることから、地図に描くことのできる単位となり、テレーンを分ける重要な不連続面を形成します。そのため、多くの大きく長い剪断帯には、断層系と同じ名前が付けられています。
この断層の水平変位が数十から数百キロメートルの長さで測定される場合、その断層はメガシアと呼ばれます。メガシアは、多くの場合、古代の地殻プレートの端を示しています。[1]
せん断のメカニズム
せん断のメカニズムは、岩石の圧力と温度、および岩石が受けるせん断速度によって異なります。これらの条件に対する岩石の反応によって、変形への適応方法が決まります。
より脆いレオロジー条件（より低温、より低い拘束圧力）または高ひずみ率で発生する剪断帯は、脆性破壊、すなわち鉱物の破壊によって破壊される傾向があり、粉砕されたテクスチャを持つ角礫岩に粉砕されます。
脆性-延性条件下で発生する剪断帯は、岩石の破壊にあまり依存せず、鉱物および鉱物格子自体の内部で発生する一連のメカニズムを実行することで、多くの変形に対応できます。剪断帯は、葉理面上の動きによって 圧縮応力に対応します。
延性条件でのせん断は、鉱物の破壊や結晶粒界の成長、格子すべりによって発生することがあります。これは特に板状鉱物、特に雲母で発生します。
マイロナイトは本質的に延性剪断帯です。
剪断帯の微細構造
剪断が始まると、岩盤内にまず貫入性の平面葉理構造が形成されます。これは、テクスチャ特性の再配置、雲母の成長と再配置、および新しい鉱物の成長として現れます。
初期の剪断葉理は、通常、主要な短縮の方向に対して垂直に形成され、短縮の方向を診断します。対称的な短縮では、丸い糖蜜のボールが重力で平らになるのと同じように、物体はこの剪断葉理に沿って平らになります。
非対称の剪断帯内では、短縮する物体の挙動は、糖蜜の塊が平らになり、一般的には楕円形になるにつれて塗りつぶされるのと似ています。顕著な変位のある剪断帯内では、剪断葉理が剪断帯の全体面に対して浅い角度で形成されることがあります。この葉理は、理想的には、主な剪断葉理に対して浅い角度で形成され、主な剪断葉理に曲がる正弦波状の葉理のセットとして現れます。このような岩石は LS テクトナイトとして知られています。
岩盤が大きな横方向の動きを起こし始めると、ひずみ楕円は葉巻型の体積に伸びます。この時点で、剪断葉理構造はロッド線構造または伸張線構造に分解し始めます。このような岩石は L テクトナイトとして知られています。
延性せん断微細構造
延性せん断の結果として、非常に特徴的なテクスチャが形成されます。延性せん断領域で観察される重要な微細構造のグループは、S 面、C 面、および C' 面です。
- S 面または片岩面は、一般に雲母または板状鉱物の配列によって生じる平面構造によって定義されます。ひずみ楕円の平らな長軸を定義します。
- C 面またはシサイルメント面は、せん断帯の境界と平行に形成されます。C 面と S 面の間の角度は常に鋭角で、せん断方向を定義します。一般に、CS 角度が低いほど、ひずみが大きくなります。
- C' 面は、剪断帯や二次剪断組織としても知られ、強く葉理が発達したマイロナイト、特にフィロナイトによく見られ、S 面に対して約 20 度の角度で形成されます。
SC 構造と SC' 構造の両方が示す剪断の感覚は、それらが見つかった剪断帯の感覚と一致します。
せん断感覚を与えるその他の微細構造には以下のものがあります。
トランスプレッション
トランスプレッション領域は、プレートの斜め衝突や非直交沈み込みの際に形成されます。典型的には、斜め滑り逆断層と横ずれ断層またはトランスフォーム断層の混合体が形成されます。トランスプレッション領域の微細構造的証拠としては、ロッド状の線構造、マイロナイト、眼状構造の片麻岩、雲母などがあります。
トランスプレッション現象の典型的な例としては、ニュージーランドのアルパイン断層帯が挙げられます。ここでは、インド・オーストラリアプレートの下への太平洋プレートの斜め沈み込みが、斜めの横ずれ運動に変換されます。ここでは、造山帯は、斜めの分岐断層、急傾斜の横臥ナップ、断層屈曲褶曲が支配的な台形形状を獲得します。
ニュージーランドのアルプス片岩は、鋸歯状で剪断された千枚岩が特徴で、年間 8 ～ 10 mm の割合で隆起しており、この地域は南側が隆起し西側が斜めに動く大地震が発生しやすい地域です。
トランステンション
トランステンション状態は、斜めの張力環境です。リフトゾーンの斜めの通常の地質断層とデタッチメント断層は、トランステンション状態の典型的な構造的発現です。トランステンションの微細構造的証拠には、ロッド状または伸張性の線構造、伸張した斑状変成岩、マイロナイトなど があります。
参照
参考文献
- ^ アメリカ地質学会地質学用語集
せん断の図と定義 ( Wayback Machine )、University of the West of England、ブリストル。アーカイブコピーは不完全、2012 年 12 月 31 日。